Việc tái tổ chức Sư đoàn 6 Xe Tăng bắt đầu vào ngày 1 tháng 8 năm 1940. Kết hợp với việc này là chia một số lớn quân cho Sư đoàn 16 Bộ binh Cơ Giới, Sư đoàn này sau này trở thành Sư đoàn 16 Xe Tăng Vệ Binh (16th Panzer Grenadiers Division – tạm dịch grenadier: vệ binh – chứ không phải lính ném lựu đạn) và cuối chiến tranh là Sư đoàn 116 xe tăng Windhund. Trung đoàn 11 Xe Tăng và Tiểu đoàn 65 Xe Tăng vẫn ở Sư đoàn 6 Xe Tăng. Tháng 9 năm 1940, Sư đoàn 6 Xe Tăng được chuyển qua West Prussia, nơi nó trở thành 1 phần của Quân đoàn 16 Bộ binh của Tập đoàn quân 18. Chuẩn tướng Landgraf trở thành Tư lệnh mới của Sư đoàn. Landgraf đã làm Tư lệnh Sư đoàn 4 Xe Tăng trong chiến dịch Pháp và được thưởng huân chương Chữ Thập Hiệp Sĩ ngày 16 tháng 6 cho chiến công của ông ta. Sư đoàn 6 Xe Tăng tập trận lớn lần đầu tiên trong vùng huấn luyện với những xe tăng mới. Thay thế đại tá von Ravenstein, đại tá Eđwar Raus bây giờ chỉ huy Trung đoàn 4 BB. Các chỉ huy thiết giáp trong Sư đoàn cũng thay đổi nhiều. Đại tá Koll tiếp tục chỉ huy Trung đoàn 11 Xe Tăng; tuy nhiên, thiếu tá Lowe được chỉ huy Tiểu đoàn 1. Trung tá Sieber trở thành chỉ huy Tiểu đoàn 2. Tiểu đoàn 65 Xe Tăng cũng có chỉ huy mới, thiếu tá Schenk.
Sư đoàn vẫn trang bị với các xe tăng lạc hậu của Tiệp Panzer 38(t), giáp trước dày 2,5 cm không chống nổi xe tăng hạng nặng, nhất là xe tăng hạng nặng Liên Xô KV và T-34, xuất hiện sau này. Có kế hoạch tái trang bị Sư đoàn với xe tăng nặng hơn là Panzer IV. Các xe tăng hạng nhẹ Skoda có một lợi thế hơn các thế hệ xe tăng sau là nó đủ nhẹ để vượt qua nhiều cầu đã có sẵn ở vùng phía Bắc mặt trận Nga mà cầu không bị sập.
Một trong những sĩ quan có trách nhiệm huấn luyện lính mới của Sư đoàn là Nha Sĩ Bake. Sau chiến dịch Pháp, anh ta được thăng chức đại úy.
Cuộc tấn công bắt đầu!
Sáng ngày 22 tháng 6 năm 1941, Sư đoàn 6 Xe Tăng tiến về hướng Leningrad với hai chiến đoàn.[4] Sư đoàn vượt qua vài vị trí phòng thủ khá chắc để đạt đến mục tiêu trong ngày. Buổi chiều ngày hôm sau, nhóm dẫn đầu của Sư đoàn đến Rossienie. Thiếu tá Schliemann, Tiểu đoàn trưởng Tiểu đoàn 6 Mô Tô, bị chết trong khi tấn công thành phố.
Tối ngày 23 tháng 6, Ở đầu cầu Dubyssa, được chiến đoàn von Seckendorff chiếm giữ, bị tấn công bởi một lực lượng mạnh của xe tăng Soviet. Đầu cầu bị mất và chiến đoàn bị thiệt hại nặng. Đay là lần đầu tiên xe tăng hạng nặng của Soviet xuất hiện, với giáp trước không thể bị bắn thủng bởi súng chống tăng 3,7 cm của Đức. Xe tăng Kliment Voroshilov (KV) nặng từ 55 đến 62 tấn. Giáp trước dày 85 mm. 7 con khủng long này lăn bánh quan vị trí chống tăng của Sư đoàn 6 Xe Tăng và đến phía sau Sư đoàn, nơi các xe tăng của Trung đoàn 11 Xe Tăng đang bố trí. Các phát đạn bắn từ các xe tăng của Sư đoàn không phá nổi giáp của xe tăng Soviet. Thiếu úy Eckhardt, chỉ huy đại đội 6 của Trung đoàn 114 Xe Tăng Cận Vệ, phá hủy được một xe từ vài trái mìn Teller. Tư lệnh Sư đoàn cho gọi 8,8 cm Paks và đơn vị này đến chiến trường kịp thời và phá huỷ một chiếc xe khổng lồ này, ngăn được một tình trạng rất nguy hiểm.
Đại úy Bake đóng góp rất ít vào giai đoạn đầu của chiến dịch Nga. Không còn chỉ huy đại đội xe tăng, anh ta bây giờ phụ trách bộ phận sửa xe tăng của Trung đoàn. Vài lần Bake phải tự phòng thủ chống lại lính Soviet. Công việc của anh ta là sửa các xe tăng bị hư hỏng, kéo chúng về trạm bảo trì và coi nếu có thể sửa được không. Bake cáng đáng nhiệm vụ này rất xuất sắc. Đại tá Koll, Trung đoàn trưởng Trung đoàn 11 Xe Tăng nhận thấy sự hiểu biết và thận trọng của người sĩ quan này và đưa anh ta về làm sĩ quan hành chính. Trong vai trò này, đại úy Bake học hỏi các kinh nghiệm về chiến tranh thiết giáp ở trình độ chỉ huy. Cơ hội của Bake quay lại chiến trường vào ngày 1 tháng 12 năm 1941 khi thiếu tá Lowe, chỉ huy đại đội 1, Trung đoàn 11 tạm thời nắm lấy trung đoàn.
Đại úy Bake dẫn đại đội hoạt động cuối cùng của Trung đoàn 11 Xe Tăng vào chiến đấu trong cái lạnh khủng khiếp của tháng 12, khi nhiệt độ rớt xuống 20 độ C dưới 0. Ngày 2 tháng 12, chiếc xe tăng Skoda và Panzer IV cuối cùng bất khiển dụng. Sư đoàn bị dừng lại chỉ cách 60 km từ Moscow.
Với vài xe tăng có thể đưa vào chiến đấu, đại úy Bake tiến đến được Kolowo. Sư đoàn 6 Xe Tăng – hay những gì còn lại của nó – lo về mặt sau của Tập đoàn quân 3 Xe Tăng. Những đại đội bộ binh chỉ còn khoảng 30 ta súng. Ngày 9 tháng 12, Bake mất chiếc xe tăng cuối cùng. Chiếc xe tăng hư hỏng và phải bị phá hủy khi Elisorowo bị bỏ. Sư đoàn nhận được thời biểu trở về Đức để tái trang bị.